Закономерности и механизмы деформации и разрушения ленточных аморфных сплавов при многоцикловом механическом и электроимпульсном воздействиях Федотов Дмитрий Юрьевич

Короткий опис

Федотов, Дмитрий Юрьевич.
Закономерности и механизмы деформации и разрушения ленточных аморфных сплавов при многоцикловом механическом и электроимпульсном воздействиях : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07 / Федотов Дмитрий Юрьевич; [Место защиты: ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»]. - Тамбов, 2020. - 136 с. : ил.
Оглавление диссертациикандидат наук Федотов Дмитрий Юрьевич
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМС И ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА НИХ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1 Механизмы деформации АМС
1.2 Усталостные свойства традиционных АМС
1.3 Усталостные свойства объемных АМС
1.4 Влияние агрессивных химических сред на усталостные свойства АМС
1.5 Влияние размерного фактора на усталостные свойства АМС
1.6 Повышение усталостной стойкости АМС
1.7 Лазерная обработка АМС
1.8 Электропластический эффект в металлах и сплавах
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ ПРОЧНОСТИ АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Со И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ Бе ПРИ УСТАЛОСТНЫХ НАГРУЗКАХ РАСТЯЖЕНИЕМ И ИЗГИБОМ
2.1 Введение
2.2 Усталостные испытания ленточных АМС на основе Со и нанокристаллического сплава на основе Бе методом на растяжение
2.2.1 Методика эксперимента
2.2.3 Основные результаты
2.3Влияние предварительного электроимпульсного нагружения на диаграмму усталости
2.4 Влияние агрессивных сред на усталостную прочность аморфных сплавов на основе Со и нанокристаллического сплава на основе Бе
2.5 Поведение зон лазерного воздействия при усталостных нагружениях
2.6 Усталостные испытания образцов АМС методом на изгиб
2.7 Исследование магнитных свойств АМС до и после проведения усталостных испытаний
2.8 Выводы к главе
ГЛАВА 3. МЕХАНОТЕРМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В НЕРАВНОВЕСНЫХ СТРУКТУРАХ ПРИ ПРОПУСКАНИИ ИМПУЛЬСОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА (НА ПРИМЕРЕ АМОРФНЫХ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ)
3.1 Введение
3.2 Материалы и методы испытаний
3.3 Результаты экспериментов и их обсуждение
3.3.1 Влияние импульсного электрического тока на ход зависимости о-е
3.3.2 Особенности влияния коррозионных сред на механические характеристики аморфных сплавов при импульсном токовом воздействии
3.3.3 Исследование релаксационных процессов в аморфных и нанокристаллических сплавах при воздействии тепловых полей
3.3.4 Многоцикловая электроимпульсная усталость аморфных сплавов
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДЫ НА СВОЙСТВА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
4.1 Введение
4.2 Методика проведения эксперимента
4.3 Исследование зависимости плотности диффундирующего через мембрану водорода от кислотности среды
4.4 Исследование механических свойств аморфного сплава на основе железа после воздействия водородосодержащей среды
4.5 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Твердые тела могут находиться в кристаллическом или аморфном состоянии. Кристаллические материалы обычно состоят из зерен с различной кристаллографической ориентацией и специфическими микроструктурами. Они содержат много кристаллических дефектов, таких как дислокации, границы зерен, поры, микротрещины и др. Движение дефектов под нагрузкой приводит к пластической деформации кристаллических материалов, что является причиной того, что кристаллические сплавы не могут достичь теоретической прочности на разрыв. Границы зерен легко способствуют коррозии, поэтому механические свойства кристаллических материалов сильно зависят от совершенства их кристаллической структуры.
Материалы, обладающие стекловидной структурой со случайно упакованными атомами, могут быть лишены некоторых недостатков характерных для кристаллических структур. В отличие от кристаллических сплавов, аморфные металлические сплавы (АМС), не обладают характеристиками дальнего порядка [1, 2]. Неупорядоченная структура и метастабильное состояние отвечают в металлических стеклах за необычные структурные свойства и особые механизмами деформации [3, 4].
Неметаллические аморфные материалы (такие как полимеры, стекла и
пластмассы) широко используются в различных отраслях промышленности и
достаточно хорошо изучены. Аморфные металлические сплавы представляют
собой относительно новый класс материалов по сравнению с другими
аморфными структурами [3]. До 1960-х годов удавалось получить только
тонкие аморфные плёнки, которые осаждались при очень низких температурах
[5]. Аморфный сплав впервые был синтезирован в 1960 году путем быстрой
закалки сплава Au-Si со скоростью порядка 106 К/с. Потребовалось
продолжительное время на совершенствование методов получения АМС,
основным из которых являлся метод спиннингования, позволивший создать
воспроизводимые и пригодные для исследований структурные состояния АМС.
Геометрия получаемых образцов была ограничена тонкими лентами, фольгами
4
и порошками, поскольку для предотвращения кристаллизации требовалась высокая скорость теплопередачи.
К настоящему времени достигнут значительный прогресс в изучении составов сплавов позволяющих добиваться аморфного состояния с более низкими критическими скоростями охлаждения. В конце 1980 - х годов группа Иноуэ [6, 7] открыла новые многокомпонентные системы объемного металлического стекла (ОМС) с более низкими критическими скоростями охлаждения и толщиной в несколько миллиметров. В настоящее время известно большое количество многокомпонентных сплавов. Размеры образцов некоторых сплавов могут достигать нескольких сантиметров [8]. Из-за отсутствия микроструктурных особенностей, таких как зерна, границы зерен, дислокации и других дефектов, присущих кристаллическим структурам, металлические стекла обладают превосходными свойствами: высокой прочностью и твердостью; значительными пределами упругости; низкими коэффициентами трения; высокими сопротивлениями царапинам и износу; хорошей коррозионной стойкостью и магнитомягкостью [9-15]. АМС находят широкое применение в качестве конструкционных материалов для производства многих продуктов, например, спортивных товаров, деталей часов, электромагнитных корпусов, дроссельных катушек, силовых индукторов, магнитных датчиков, листов защиты от электромагнитных волн, микромоторных деталей, датчиков давления, материалов для изготовления и поверхностного покрытия и медицинских инструментов [ 1].
Несмотря на интенсивные исследования механических свойств аморфных сплавов некоторые вопросы остаются предметом острых дискуссий, в частности, механизмы пластичности, механизмы усталостного разрушения, открытым остается вопрос об элементарном носителе деформации в аморфных сплавах, влияния электромагнитных полей и агрессивных сред на проявление характеристик пластичности. Решение этих и ряда других проблем, связанных с использованием АМС, ставят проведенные в работе исследования в ряд
актуальных направлений в физике конденсированного состояния.